[发明专利]硼掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硼掺杂碳纳米管薄膜，其特征在于，所述碳纳米管包括直径为50-80nm的弯曲短粗管和直径为15-25nm的长直碳纳米管，其中所述弯曲短粗管是由紧贴的碳笼堆叠而成；

所述硼掺杂碳纳米管薄膜按照以下方法制备：

步骤1，按照(90-100):(1.3-1.7):(0.5-1.5)的质量比称量乙醇、二茂铁和噻吩得到混合溶液，再加入所述混合溶液1-3wt.％的硼酸，在40-60℃分散均匀，作为前躯体溶液；

步骤2，将CVD炉完全密封，持续通入惰性保护气体以排除炉内空气，调节CVD炉升温至1100-1200℃并保温2-5h，为后续碳纳米管膜的生长提供恒温环境；

步骤3，关闭惰性保护气体，持续通入H₂作为反应气至H₂充满整个炉膛，再以8-15mL/h的注液速率经过超声雾化装置，将步骤1所述的前躯体溶液以均匀分散的雾状液滴的形式注入炉内，在1100-1200℃进行反应，反应完成后在炉膛底部收集硼掺杂碳纳米管薄膜。

2.如权利要求1所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气、氩气或氦气。

3.如权利要求1所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气、氩气或氦气，所述步骤3中通入H₂的速度为700-900sccm，所述步骤3的反应时间为10-30min，所述硼掺杂碳纳米管薄膜的形态为筒状类薄膜。

4.如权利要求1所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜，其特征在于，所述步骤1中乙醇、二茂铁和噻吩的质量比为95:1.5:1，所述步骤1中的硼酸为所述混合溶液质量的3％，所述步骤3中的注液速率为10mL/h。

5.如权利要求1所述的硼掺杂碳纳米管薄膜在超级电容器电极中的应用，其特征在于，所述硼掺杂碳纳米管薄膜质量比电容为27.5-65.6F/g。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，当所述步骤1中硼酸的质量为所述混合溶液的3wt.％时，所述步骤2中的注液速率为10mL/h时，所述硼掺杂碳纳米管薄膜质量比电容为63-66F/g。

7.一种硼掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按照(90-100):(1.3-1.7):(0.5-1.5)的质量比称量乙醇、二茂铁和噻吩得到混合溶液，再加入所述混合溶液1-3wt.％的硼酸，在40-60℃分散均匀，作为前躯体溶液；

步骤2，将CVD炉完全密封，持续通入惰性保护气体以排除炉内空气，调节CVD炉升温至1100-1200℃并保温2-5h，为后续碳纳米管膜的生长提供恒温环境；

步骤3，关闭惰性保护气体，持续通入H₂作为反应气至H₂充满整个炉膛，再以8-15mL/h的注液速率经过超声雾化装置，将步骤1所述的前躯体溶液以均匀分散的雾状液滴的形式注入炉内，反应完成后在炉膛底部收集硼掺杂碳纳米管薄膜。

8.如权利要求7所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气、氩气或氦气。

9.如权利要求7所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3中通入H₂的速度为700-900sccm，所述步骤3的反应时间为10-30min，所述硼掺杂碳纳米管薄膜的形态为筒状类薄膜。

10.如权利要求7所述的一种硼掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述CVD炉的密封方式为水封或油封，所述CVD炉为炉膛顶部设有超声雾化装置的立式CVD炉。